Projeção holográfica 3D agora em telas grandes

Redação do Site Inovação Tecnológica -  17/10/2016

Não é possível reproduzir o efeito 3D nesta imagem 2D, mas as imagens projetadas são vistas "flutuando" sobre a planta, como se fizessem parte da paisagem. [Imagem: Koki Wakunami et al. - 10.1038/ncomms12954]

Holograma 3D

Pesquisadores do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicações (NICT), do Japão, que construíram o primeiro protótipo de um Holodeck, apresentaram uma nova tecnologia de holografia 3D.

O equipamento apresenta uma projeção holográfica 3-D transparente por meio da combinação de uma tela finíssima, que funciona como elemento óptico holográfico transparente - você vê a imagem, mas não a tela -, com uma técnica de projeção holográfica digital já desenvolvida pela equipe.

A equipe demonstrou o equipamento apresentando uma série de imagens de qualidade significativamente superior à das demonstrações de tecnologias similares, mostrando que, além dos avanços na área óptica, a tecnologia já consegue lidar bem com a grande quantidade de processamento e com a largura de banda necessária para oferecer visualizações 3D de posições livres.

Segundo Koki Wakunami e seus colegas, a tecnologia tem potencial para uso em telas que se sobreponham aos para-brisas dos carros, óculos inteligentes e sinalização digital. E, como a tela pode ser fabricada na dimensão adequada a cada aplicação, ela poderá acelerar a adoção da holografia em sistemas de realidade aumentada para aplicações industriais.

A qualidade é superior à das demonstrações de tecnologias similares. [Imagem: NICT]

Tamanho da tela e ângulo de visão

Embora vários protótipos de telas 3D holográficas tenham sido desenvolvidos nos últimos anos, todos apresentam uma limitação quanto ao tamanho da tela ou quanto ao ângulo de visualização - quando se consegue aumentar um, o outro necessariamente diminui.

Isto se deve sobretudo às limitações de resolução - tanto espacial quanto temporal - dos moduladores espaciais de luz (SLM - spatial light modulator).

A inovação da equipe japonesa consistiu em começar a superar essa deficiência combinando duas tecnologias: a projeção holográfica digital e uma tela de filme fino que funciona como meio de projeção transparente. E esta tela, além de permitir a visualização de vários ângulos, pode ser fabricada em grandes dimensões.

Bibliografia:

Projection-type see-through holographic three-dimensional display
Koki Wakunami, Po-Yuan Hsieh, Ryutaro Oi, Takanori Senoh, Hisayuki Sasaki, Yasuyuki Ichihashi, Makoto Okui, Yi-Pai Huang, Kenji Yamamoto
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 12954
DOI: 10.1038/ncomms12954

Memória neuromórfica TRAM para cérebros eletrônicos

Redação do Site Inovação Tecnológica -  10/10/2016

Além de ter poucos átomos de espessura, a memória de tunelamento é fabricada sobre uma borracha, podendo ser dobrada ou esticada sem parar de funcionar. [Imagem: Quoc An Vu et al. - 10.1038/ncomms12725]

Eficiência cerebral

O programa AlphaGo, que venceu Lee Se-Dol, campeão coreano de um dos jogos de tabuleiro mais difíceis do mundo, foi comemorado como um feito dainteligência artificial, muito superior à mais conhecida e histórica vitória sobre o campeão mundial de xadrez porque o programa é mais inteligente e versátil.

Mas nem todos os especialistas na área ficaram satisfeitos.

"O jogo foi bastante apertado, mas o AlphaGo usou 1.200 CPUs e 56.000 watts de eletricidade por hora, enquanto Lee utilizou apenas 20 watts. Se um hardware que imita a estrutura do cérebro humano for desenvolvido, nós poderemos rodar a inteligência artificial com menos energia," argumenta Yu Woo Jong, do Instituto de Ciências Básicas da Coreia do Sul.

E ele não está de mãos vazias. Sua equipe acaba de desenvolver um novo tipo de memória inspirado nas conexões neuronais do cérebro humano, as sinapses.

Memória TRAM

Esta nova versão de sinapse eletrônica possui algumas vantagens nada desprezíveis: além de serem robustas e não esquecerem facilmente, elas são flexíveis e podem até ser esticadas, abrindo caminho para a criação de aparelhos eletrônicos moles, que possam ser anexados a roupas, acessórios ou mesmo ao corpo.

A memória, que tem apenas dois terminais - como os memoristores e mais simples do que as memórias flash e seus três terminais -, foi batizada de TRAM (Tunnelling Random Access Memory: memória de acesso aleatório por tunelamento).

A memória TRAM ainda não é tão rápida quanto as memórias flash, mas ela é flexível e transparente. [Imagem: Quoc An Vu et al. - 10.1038/ncomms12725]

A TRAM é formada por uma pilha de materiais bidimensionais: uma camada monoatômica de molibdenita (MoS2), uma camada de isolamento de nitreto hexagonal de boro (h-BN), com poucos átomos de espessura, e uma camada monoatômica de grafeno.

Precisando de apenas dois eletrodos, a memória TRAM dispensa uma camada rígida de óxido, podendo ser montada em substratos flexíveis.

Memórias de dois terminais

Em termos simples, a memória é criada (0 lógico), lida e apagada (1 lógico) seguindo o fluxo dos elétrons através das três camadas.

A TRAM armazena dados mantendo os elétrons na sua camada de grafeno. Ao aplicar tensões diferentes entre os eletrodos, os elétrons fluem do primeiro eletrodo até o grafeno tunelando por meio da camada isolante h-BN. A camada de grafeno se torna negativamente carregada e a memória é escrita e armazenada. Quando cargas positivas são introduzidas na camada de grafeno, pelo outro eletrodo, a memória é apagada.

Embora ainda não seja tão rápida quanto as memórias flash, a memória TRAM apresentou desempenho melhor do que outras memórias de dois terminais, como as PRAM (memória RAM de alteração de fase) e as RRAM (memórias RAM resistivas).

Bibliografia:

Two-terminal floating-gate memory with van der waals heterostructures for ultrahigh on/off ratio
Quoc An Vu, Yong Seon Shin, Young Rae Kim, Van Luan Nguyen, Won Tae Kang, Hyun Kim, Dinh Hoa Luong, Il Min Lee, Kiyoung Lee, Dong-Su Ko, Jinseong Heo, Seongjun Park, Young Hee Lee, Woo Jong Yu
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 12725
DOI: 10.1038/ncomms12725

Correio suíço testa robô carteiro

Com informações da Swissinfo -  13/10/2016

Com seis rodas, o robô mede 55 centímetros de altura pesa 18 kg vazio, e consegue carregar até 10 kg. [Imagem: Starship Technologies/Divulgação]

Robô de entregas

O correio da Suíça começou a testar pequenos robôs autônomos para fazer entregas de pacotes.

Os robôs são equipados com nove câmeras, quatro sensores frontais e a tecnologia GPS para ajudá-los a evitar obstáculos e conduzi-los até seus destinatários, levando até 10 quilogramas de carga.

O robô consegue, por exemplo, detectar uma pessoa na calçada, parando ou mesmo manobrando para não atrapalhar os pedestres. As câmeras também servem para dissuadir possíveis roubos.

Acionados por baterias, eles podem circular até duas horas ou seis quilômetros - embora a velocidade máxima seja de seis quilômetros por hora, um trajeto completo tem uma média de três quilômetros por hora. Os robôs também são "inteligentes", no sentido de que aprendem durante cada viagem, aumentando seu nível de autonomia ao refazer os trajetos de forma otimizada.

Torpedo

Quando chegam ao destino final, os robôs carteiros enviam um torpedo para alertar o destinatário de que seu pacote chegou.

Durante a fase de testes, um carteiro humano está supervisionando os robôs. Os testes estão sendo feitos nas cidades de Berna, Köniz e Biberist.

A empresa inglesa Starship Technologies, fabricante dos robôs, afirma que já há acordos para testes similares na Inglaterra e na Alemanha. A empresa aposta também em um serviço de entrega de medicamentos.

Proteína sintética faz interface entre eletrônico e biológico

Redação do Site Inovação Tecnológica -  14/10/2016

Estrutura da interface bioeletrônica (esquerda) e microfotografia mostrando os nanofios reais (direita). [Imagem: Yuhei Hayamizu et al. - 10.1038/srep33778]

Biomimetismo

Conectar equipamentos eletrônicos diretamente ao corpo humano é um sonho antigo, que permitiria a fabricação de melhores implantes e próteses, inteligentes por si mesmas ou que possam ser controladas com o pensamento, além de uma série de ideias um tanto mirabolantes para construir "seres humanos otimizados".

O grande desafio é conectar a eletrônica inerte, com seus componentes feitos de semicondutores, metais e plásticos, com as células biológicas.

Yuhei Hayamizu e seus colegas da Universidade de Washington, nos EUA, confirmaram agora que o caminho para fazer uma interface entre o artificial e o biológico fica mais curto começando "daqui para lá", usando mecanismos que a própria biologia desenvolveu e que são mais robustos e capazes de lidar com desafios externos.

Interface bioeletrônica

Hayamizu usou engenharia genética para sintetizar peptídeos - pequenas proteínas responsáveis por inúmeras tarefas em nossas células - capazes de se estruturar na forma de nanofios. O pulo do gato é que os nanofios se formam sobre camadas monoatômicas como as que vêm sendo cada vez mais usadas pela eletrônica, como o grafeno, a molibdenita, as perovskitas e várias outras.

Desta forma, os sinais eletrônicos podem ser conduzidos pelas camadas monoatômicas até excitarem os peptídeos, que se tornam responsáveis por passar as informações para o lado biológico.

E a comunicação é de duas vias, com os peptídeos entendendo a linguagem da tecnologia e vice-versa, detectando os sinais químicos ou eletrobiológicos e os transformando em sinais ópticos ou elétricos, criando efetivamente uma interface bioeletrônica.

Controle

Os protótipos usam uma versão modificada do peptídeo GrBP5, que formou nanofios sobre uma camada de grafeno e de molibdenita, demonstrando a capacidade de converter um sinal químico, vindo do lado biológico, em um sinal óptico, saindo pelo lado eletrônico.

"Agora precisamos explorar as propriedades básicas desta ponte e ver como podemos modificá-la para permitir o fluxo de informação fluindo dos dispositivos eletrônicos e fotônicos para os sistemas biológicos," disse o professor Mehmet Sarikaya, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Bioelectronic interfaces by spontaneously organized peptides on 2D atomic single layer materials
Yuhei Hayamizu, Christopher R. So, Sefa Dag, Tamon S. Page, David Starkebaum, Mehmet Sarikaya
Nature Scientific Reports
Vol.: 6, Article number: 33778
DOI: 10.1038/srep33778

Transístor de 1 nanômetro empurra limites da miniaturização

Redação do Site Inovação Tecnológica -  11/10/2016

Esquema de funcionamento do transístor de 1 nanômetro - tudo em escala atômica [Imagem: Sujay Desai/Berkeley Lab]

Limites da eletrônica

Em tempos de transistores atômicos, o título de menor transístor do mundocomeça a exigir a criação de categorias para os diversos tipos de avanços mais recentes.

Em termos de um transístor compatível com a tecnologia atual, um novo recorde acaba de ser estabelecido por Sujay Desai e seus colegas da Universidade de Berkeley, nos EUA.

Desai usou uma camada de silício, sobre a qual depositou uma monoatômica de molibdenita e nanotubos de carbono, construindo um transístor cuja porta mede exatamente 1 nanômetro.

O feito é importante porque já se defendeu que as leis da física impediriam fabricar transistores menores do que 10 nanômetros porque, abaixo disso, as leis da mecânica quântica passariam a imperar e interfeririam com o funcionamento tradicional do componente.

A realidade mostrou que não é bem assim, e vários transistores hoje usam justamente os fenômenos quânticos para funcionar - eles são essencialmente "transistores quânticos". Para a tecnologia da microeletrônica atual, à base de silício, os físicos hoje defendem um limite físico dos transistores em 5 nanômetros, embora os processadores estejam chegando ao patamar dos 7 nanômetros em escala experimental.

• Transístor de nanotubo supera mais modernos transistores de silício

Há espaço para miniaturização

"Nós desenvolvemos um transístor com uma porta de 1 nanômetro, mostrando que, escolhendo os materiais adequados, há muito espaço para miniaturizarmos nossa eletrônica," disse o professor Ali Javey, coordenador da equipe.

Os materiais escolhidos pela equipe foram nanotubos de carbono e a promissoramolibdenita (MoS2), um material que já vem sendo pesquisado para uso em uma nova geração de LEDs, lasers, células solares e, claro, transistores.

Resta agora o desafio nada desprezível de fabricar esses nanotransistores em larga escala e com funcionamento padronizado.

Bibliografia:

MoS2 transistors with 1-nanometer gate lengths
Sujay B. Desai, Surabhi R. Madhvapathy, Angada B. Sachid, Juan Pablo Llinas, Qingxiao Wang, Geun Ho Ahn, Gregory Pitner, Moon J. Kim, Jeffrey Bokor, Chenming Hu, H.-S. Philip Wong, Ali Javey
Science
Vol.: 354, Issue 6308, pp. 99-102
DOI: 10.1126/science.aah4698

fazendeiro entrega as lojas da filha de Dilma, ela transferiu as pressas...

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Nobel de Física contempla estados exóticos da matéria 2D

Redação do Site Inovação Tecnológica -  05/10/2016

Topologia

O Prêmio Nobel de Física de 2016 foi concedido a David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz "por descobertas teóricas das transições de fase topológicas e fases topológicas da matéria".

A topologia é uma extensão da geometria que olha para a matéria de um jeito muito especial: Por exemplo, um copo de café e uma rosquinha são basicamente a mesma coisa para a topologia, porque ambos têm um único furo. E, topologicamente falando, as coisas não podem mudar por meio de transições suaves - não é possível que um objeto passe a ter um buraco e meio, por exemplo.

É por isso que a topologia é uma ferramenta importante no estudo das transições de fase - sobretudo quando se olha para a matéria em 2D.

Os três pesquisadores elaboraram descrições matemáticas que mostraram a possibilidade de que os materiais bidimensionais - só imaginados na época em que eles publicaram seus trabalhos - poderiam passar por mudanças de fase, que são descritas pelas mudanças bruscas e discretas previstas pelo jeito estranho com que a topologia descreve a matéria.

Em outras palavras, eles previram novas formas de matéria desconhecidas até então. E essas matérias exóticas vêm sendo observadas experimentalmente desde então, graças ao roteiro que essas pesquisas traçaram.

O trio elaborou seus trabalhos teóricos nos anos de 1970 e 1980, em uma época em que ninguém imaginava que a topologia pudesse ser usada como ferramenta para qualquer coisa prática. Hoje, contudo, ela é essencial para campos como os supercondutores, isolantes topológicos, na computação quântica e no estudo de materiais bidimensionais, como o grafeno.

• Descoberto novo material que poderá acelerar a computação

Nobel de Física 2016

Nascido em 1934, David Thouless, atualmente professor da Universidade de Washington (EUA), elaborou teorias que permitiram a compreensão dos sistemas extensos de átomos e elétrons e dos núcleons. Seu trabalho inclui os fundamentos sobre os fenômenos da supercondutividade, além de propriedades da matéria nuclear e dos movimentos coletivos dentro dos núcleos atômicos.

Nascido em 1951, Duncan Haldane, atualmente professor da Universidade de Princeton (EUA), fez uma grande variedade de contribuições para a física da matéria condensada, incluindo a teoria dos líquidos Luttinger, a teoria das cadeias de spin unidimensionais, a teoria Efeito Hall Quântico Fracionário, a estatística da exclusão, o espectro do entrelaçamento quântico e várias outras.

Nascido em 1942, John Michael Kosterlitz, atualmente professor na Universidade de Brown (EUA), elaborou teorias sobre como a matéria uni e bidimensional passa por transições de fase: sistemas aleatórios, localização de elétrons,vidros de spin e na dinâmica crítica, envolvendo a fusão e o congelamento.

Nobel de Química premia nanotecnologia das máquinas moleculares

Redação do Site Inovação Tecnológica -  06/10/2016

O grande objetivo da linha de desenvolvimento premiada com o Nobel é chegar a máquinas moleculares que fabriquem outras máquinas moleculares.[Imagem: Miriam Wilson]

Máquinas moleculares

O Prêmio Nobel de Química 2016 foi concedido a Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart e Bernard Feringa "pela concepção e fabricação de máquinas moleculares".

Eles desenvolveram as menores máquinas do mundo, incluindo um pequeno elevador, músculos artificiais e motores minúsculos.

Na verdade, são moléculas com movimentos controláveis, que podem executar uma tarefa quando recebem algum tipo de energia, seja química, elétrica, óptica ou magnética.

Estes avanços estão no coração da nanotecnologia e das futuras técnicas de construção "de baixo para cima", quando se espera que materiais e objetos sejam montados molécula por molécula.

Das nanopeças às nanomáquinas

O primeiro passo para uma máquina molecular foi dado pela equipe do professor Jean-Pierre Sauvage em 1983, quando eles conseguiram ligar duas moléculas em forma de anel para formar uma cadeia, chamada catenano (do termo em latim para corrente).

Hoje, os motores moleculares já são mais rápidos do que os instrumentos conseguem medir. [Imagem: Nishimura et al.]

Normalmente, as moléculas são unidas por ligações covalentes fortes, nas quais os átomos compartilham elétrons, mas nessa nanocorrente elas foram ligadas por uma ligação mecânica mais livre. Para que uma máquina seja capaz de executar uma tarefa ela deve ser constituída por partes que se movam relativamente umas às outras. Os dois anéis entrelaçados demonstraram que isso é possível.

O segundo passo foi dado por Fraser Stoddart em 1991, quando ele e sua equipe desenvolveram um rotaxano. Um anel molecular foi inserido em um eixo molecular mais fino, podendo mover-se ao longo do eixo. A partir daí, a equipe construiu as primeiras nanomáquinas moleculares, incluindo um elevador, um músculo artificial e até um pequeno processador capaz de fazer cálculos simples. Em 2007, eles já haviam chegado a uma memória molecular com uma densidade imbatível de dados.

A equipe do professor Bernard Feringa levou a tecnologia adiante, desenvolvendo o primeiro motor molecular: Em 1999, eles puseram a lâmina de um rotor molecular para girar continuamente no mesmo sentido. Mas seu feito mais famoso foi um nanocarro, capaz de andar de verdade em linha reta. Em 2006, outra equipe pegou o nanocarro original de Feringa e o fez mover-se alimentado por luz. Em 2011, o próprio Feringa lançou uma versão elétrica do nanocarro, e com tração nas quatro rodas.

Este nanocarro elétrico é uma das máquinas mais complexas já construída pelos químicos. [Imagem: Empa]

Futuro das máquinas moleculares

Esta linha de desenvolvimento agora premiada com o Nobel tirou os sistemas moleculares da tradicional busca do equilíbrio e demonstrou que é possível usar o descompasso de energia entre as diversas partes do sistema como um meio de obter trabalho mecânico.

Ainda estamos longe do ponto em que esse trabalho mecânico será útil e prático, mas hoje se estima que os motores moleculares estejam no mesmo nível que o motor elétrico estava na década de 1830, quando os engenheiros demonstravam suas engenhocas cheias de fios, manivelas e rodas, ainda longe das versões mais acabadas que permitiriam a construção de trens e carros elétricos, elevadores, eletrodomésticos etc.

As máquinas moleculares provavelmente serão utilizadas na miniaturização e no desenvolvimento de materiais metamórficos, sensores e sistemas de armazenamento de energia, além dos muito esperados nanorrobôs, que possam entrar no corpo humano para aplicar medicamentos e tratar doenças.

Prédio de madeira mais alto do mundo alcança 18 andares

Redação do Site Inovação Tecnológica -  06/10/2016

O maior prédio de madeira do mundo funcionará como residência estudantil, abrigando 400 alunos. [Imagem: UBC]

Prédio de madeira

O mais alto edifício do mundo com a estrutura e a fachada externa feitas inteiramente de madeira entrou na fase final de acabamento.

Engenheiros da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá, anunciaram que o edifício de madeira alcançou a impressionante marca de 53 metros de altura, tendo 18 andares - o recorde anterior para um prédio similar era de 14 andares.

O edifício tem um piso térreo de concreto e 17 andares de pisos de madeira laminada colados em colunas de madeira laminada. Há também duas colunas centrais de concreto. O revestimento da fachada é constituído em 70% por fibras de madeira.

Construído em um prazo 70 dias menor do que o previsto inicialmente, o edifício agora entrará na fase de acabamento, devendo estar pronto para ser ocupado em Maio do ano que vem. Ele funcionará como residência estudantil na universidade, abrigando 400 alunos.

Laboratório vivo

O prédio, considerado um "laboratório vivo" para a área de engenharia da universidade, foi construído com apoio da forte indústria madeireira canadense, que busca novas aplicações para seus produtos. O custo do edifício de madeira está estimado em 51,5 milhões de dólares canadenses (um pouco menos de US$40 milhões).

Segundo seus projetistas, ao contrário das fortes emissões da cadeia de construção dos edifícios de concreto e estrutura metálica, o edifício de madeira "armazena" dióxido de carbono - eles calculam ter evitado uma emissão de 2.432 toneladas de CO2.

Hardware substitui software e dobra velocidade de processadores

Redação do Site Inovação Tecnológica -  07/10/2016

Esquema do dispositivo CAF (Communication Acceleration Framework) - Estrutura de Aceleração da Comunicação Núcleo a Núcleo. [Imagem: Yipeng Wang et al. - 10.1145/2967938.2967954]

Divisão do trabalho

Pesquisadores da Intel e da Universidade do Estado da Carolina do Norte desenvolveram uma nova forma de acelerar significativamente a comunicação núcleo a núcleo dentro de um processador.

O avanço é baseado no hardware para coordenar a divisão do trabalho entre os núcleos.

Hoje, essa coordenação é feita por um processo em que cada núcleo envia e recebe comandos de software. Mas o tempo gasto para ler e executar o software reduz o desempenho do processador.

Esse problema tem ficado cada vez mais grave conforme cresce o número de núcleos - já existem protótipos de processadores com 1.000 núcleos, o que está fazendo com que esses chips virem verdadeiras mini-internets.

Processadores duas vezes mais rápidos

Yipeng Wang e seus colegas desenvolveram uma arquitetura que substitui as instruções de software por um hardware interno dedicado a coordenar a comunicação entre os núcleos, acelerando o processo.

"Esta abordagem, chamada 'estrutura de aceleração da comunicação núcleo a núcleo', melhora o desempenho da comunicação de duas a 12 vezes. Em outras palavras, os tempos de execução - do início ao fim - são duas vezes mais rápidos ou mais," garante o professor Yan Solihin, coordenador da equipe.

A chave para esta nova arquitetura é um dispositivo de gerenciamento de fila (QMD: Queue Management Device) que é montado dentro da própria rede do processador - um chip dentro do chip. O QMD executa funções computacionais simples mas suficientes para monitorar de forma eficaz os pedidos de comunicação entre os núcleos sem ter que depender de rotinas de software.

Mais aceleração

Os pesquisadores também constataram que, como o QMD pode executar computações básicas, ele pode ser usado agregar dados de vários núcleos, acelerando algumas funções computacionais em até 15%.

"Estamos agora focando no desenvolvimento de outros dispositivos internos no chip que possam acelerar outras computações multinúcleo," disse Solihin.

Bibliografia:

CAF: Core to Core Communication Acceleration Framework
Yipeng Wang, Ren Wang, Andrew Herdrich, James Tsai, Yan Solihin
PACT 16 Proceedings
Vol.: Pages 351-362
DOI: 10.1145/2967938.2967954

Criado multiferroico que opera a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica -  03/10/2016

O material é construído camada por camada, aplicando seletivamente os compostos usando uma técnica que parece uma "pintura atômica" - observe a dupla camada roxa, que representa a camada extra de óxido de ferro que ajusta o comportamento do material. [Imagem: Emily Ryan/Megan Holtz]

Multiferroico

Há cerca de dois anos, abriu-se uma nova fronteira no campo dos materiais usados para processamento e armazenamento de dados com a descoberta de um material multiferroico operando a temperatura ambiente.

Multiferroicos são materiais que apresentam simultaneamente ordens magnéticas e elétricas, o que significa que seu magnetismo pode ser controlado eletricamente, ou sua condução elétrica pode ser controlada magneticamente, trazendo novos graus de liberdade para o projeto de dispositivos digitais.

Naquele trabalho, a equipe havia descoberto como controlar o magnetismo aplicando uma pequena corrente elétrica em um material chamado ferrita de bismuto.

Agora eles deram mais um passo rumo a aplicações práticas ao combinar dois materiais que individualmente não são multiferroicos, mas que, ao se juntarem, criam uma sinergia que os faz funcionarem como um multiferroico de pleno direito, a temperatura ambiente.

"Nosso trabalho mostrou que um mecanismo inteiramente diferente está ativo neste material, dando-nos esperança para futuros multiferroicos ainda melhores - de temperaturas mais altas e ainda mais fortes," disse o professor Darrell Schlom, da Universidade de Cornell.

• Material multiferroico cria bit com quatro estados diferentes

Pintura com átomos

A equipe começou com filmes finos de óxido de ferro-lutécio hexagonal (LuFeO3), um material conhecido por ser um forte ferroelétrico, mas não fortemente magnético. O LuFeO3 consiste de monocamadas alternadas de óxido de lutécio e óxido de ferro, sendo diferente do seu parente LuFe2O4, formado por monocamadas de óxido de lutécio alternadas com camadas duplas de óxido de ferro, o que é suficiente para torná-lo fortemente ferromagnético.

O que a equipe descobriu é que a combinação destes dois materiais resulta em um novo composto que não apenas é multiferroico, como também apresenta propriedades muito superiores às de qualquer um dos componentes individuais. Em particular, basta adicionar uma monocamada extra de óxido de ferro a cada 10 repetições atômicas do LuFeO3 para alterar drasticamente as propriedades do sistema.

O desafio a seguir será produzir o material em grande escala, já que a equipe usou uma técnica de deposição das camadas atômicas que parece uma "pintura com átomos", chamada feixe molecular epitaxial.

Promessas dos multiferroicos

Em dispositivos eletrônicos, as vantagens dos multiferroicos incluem uma rápida reversibilidade de polarização em resposta a campos elétricos de baixa potência - em oposição às fortes correntes elétricas geradoras de calor - e sua capacidade de manter a polarização depois que a energia é desligada.

Os melhores chips de memória atuais utilizam materiais ferroelétricos ou ferromagnéticos. A expectativa é que os materiais multiferroicos possam viabilizar uma nova geração desses componentes - não-voláteis, de baixo consumo e que não esquentam.

• Controle do magnetismo reduz consumo de energia em 10 vezes

Bibliografia:

Atomically engineered ferroic layers yield a room-temperature magnetoelectric multiferroic
Julia A. Mundy, Charles M. Brooks, Megan E. Holtz, Jarrett A. Moyer, Hena Das, Alejandro F. Rébola, John T. Heron, James D. Clarkson, Steven M. Disseler, Zhiqi Liu, Alan Farhan, Rainer Held, Robert Hovden, Elliot Padgett, Qingyun Mao, Hanjong Paik, Rajiv Misra, Lena F. Kourkoutis, Elke Arenholz, Andreas Scholl, Julie A. Borchers, William D. Ratcliff, Ramamoorthy Ramesh, Craig J. Fennie, Peter Schiffer, David A. Muller, Darrell G. Schlom
Nature
Vol.: 537 (7621): 523
DOI: 10.1038/nature19343

Transístor de nanotubo supera mais modernos transistores de silício

Redação do Site Inovação Tecnológica -  04/10/2016

Estrutura do transistor de nanotubo de carbono e o protótipo construído pela equipe. [Imagem: Gerald J. Brady et al. - 10.1126/sciadv.1601240]

Transístor orgânico

Engenheiros finalmente conseguiram fabricar os primeiros transistores de nanotubos de carbono que superam os transistores de silício estado da arte.

Os transistores de nanotubos de carbono alcançaram praticamente o dobro da corrente (1,9 vez) alcançada pelos transistores de silício.

"Este feito tem sido um sonho da nanotecnologia nos últimos 20 anos. Este avanço no desempenho dos transistores de nanotubos de carbono é um passo crítico rumo à exploração dos nanotubos de carbono nos circuitos lógicos, de comunicações de alta velocidade e em outras tecnologias da eletrônica de semicondutores," disse o professor Michael Arnold, da Universidade Wisconsin-Madison, nos EUA.

5x mais velocidade ou 5x menos energia

Os novos transistores são particularmente promissores para uso em sistemas de transmissão de dados sem fios, que requerem uma corrente forte fluindo através de uma área pequena.

Os protótipos fabricados pela equipe podem funcionar cinco vezes mais rápido ou usar cinco vezes menos energia do que os transistores de silício, de acordo com a extrapolação feita pela equipe a partir de medições dos nanotubos individuais.

Além disso, a dimensão minúscula do nanotubo permite chavear rapidamente o sinal que passa por ele, o que deve levar a ganhos substanciais na largura de banda dos dispositivos de comunicação sem fio.

Nanotubos metálicos e nanotubos semicondutores

Embora há muito se saiba que os transistores de nanotubos são promissores - na verdade já foram criados até transistores quânticos de nanotubos - tem sido difícil isolar os nanotubos de carbono, que saem do forno em versões metálicas e semicondutoras misturadas - os metálicos funcionam como um fio, dando curtos-circuitos em qualquer coisa que se tente construir.

A equipe desenvolveu uma técnica que utiliza polímeros para ordenar seletivamente os nanotubos semicondutores, obtendo uma solução muito pura, com menos de 0,01% de nanotubos metálicos. Isto foi suficiente para construir os novos transistores e fazê-los funcionar de forma duradoura.

Bibliografia:

Quasi-ballistic carbon nanotube array transistors with current density exceeding Si and GaAs
Gerald J. Brady, Austin J. Way, Nathaniel S. Safron, Harold T. Evensen, Padma Gopalan, Michael S. Arnold
Science Advances
Vol.: 2, no. 9, e1601240
DOI: 10.1126/sciadv.1601240

Fio supercondutor de 12 mm transportará energia de três usinas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  03/10/2016

Este é um dos protótipos do cabo supercondutor, fabricado por uma das empresas parceiras do projeto. [Imagem: IASS]

Reforma da rede elétrica

Com o crescimento econômico e o aumento na demanda de energia, praticamente todas as regiões do mundo estão precisando repensar suas grandes linhas de transmissão de longa distância.

A Europa tem anunciado projetos para a reforma de seu sistema elétrico nos quais se destacam três elementos fundamentais:

1. Uso de fontes renováveis.
2. Migração da corrente alternada para a corrente contínua.
3. Uso de supercondutores.

O grande exemplo continental do uso de fontes renováveis é a Alemanha, onde as geradoras de energia fotovoltaica e eólica representaram 33% do suprimento de eletricidade em 2015.

Dos fios metálicos aos fios supercondutores

A adoção em larga escala das fontes renováveis, contudo, exigirá a construção de linhas de transmissão que deem suporte à descentralização das fontes geradoras, que deverão ser cada vez mais constituídas por empreendimentos de menor porte, e até residenciais.

Assim, o esforço todo se concentra mesmo na reforma das grandes linhas de transmissão de energia de longa distância.

Algumas empresas estão apostando na fabricação de fitas supercondutoras. [Imagem: Cortesia Fujikura/Divulgação]

Para isso, estudos feitos em todo o mundo vêm mostrando que um sistema de corrente contínua pode ser mais eficiente do que o atual sistema baseado em corrente alternada.

O grande problema é que o transporte de eletricidade por cabos de cobre e alumínio tem que lidar com as perdas geradas pela resistência elétrica desses metais. A resistência faz com que os fios aqueçam, o que significa perda de energia - uma perda de até 10% de toda a energia gerada.

A saída então será a adoção de supercondutores, materiais que conduzem a eletricidade sem qualquer resistência. O grande desafio é que esses materiais só funcionam em temperaturas criogênicas, exigindo sistemas de arrefecimento que os tornam caros. A questão é saber se o custo adicional vale a perda atual de energia pelo calor.

Os testes deverão bater o recorde mundial de corrente elétrica por supercondutores em condições próximas ao uso prático. [Imagem: National Institutes of Natural Sciences]

Era dos supercondutores

Os engenheiros estão fazendo sua parte procurando supercondutores mais baratos.

Uma equipe italiana anunciou que descobriu uma forma de criar fios dediboreto de magnésio, um dos supercondutores de mais alta temperaturaque se conhece. Para isso, o diboreto de magnésio, que até agora só podia ser fabricado na forma de pó, é sinterizado no interior de tubos de cobre ou níquel.

Agora, uma equipe do Instituto de Estudos Avançados de Sustentabilidade, na Itália, em colaboração com o CERN, que dirige o LHC, está se preparando para fazer os primeiros testes desses novos fios supercondutores.

Se tudo correr conforme os planos, um fio supercondutor de 12,5 milímetros de diâmetro deverá conduzir 10.000 amperes de corrente contínua a uma tensão entre 200 e 320 kV. Isto é praticamente toda a energia gerada simultaneamente por três grandes usinas.

Se o teste tiver sucesso - sobretudo se o sistema de arrefecimento funcionar a contento - pode estar aberto o caminho para um novo sistema de transmissão de energia de longa distância. Pode estar vindo aí a era dos supercondutores.

Como a Inteligência Artificial afetará vida urbana em 2030

Redação do Site Inovação Tecnológica -  04/10/2016

O objetivo do grupo é garantir que os benefícios da inteligência artificial sejam amplamente compartilhados pela sociedade. [Imagem: Stock/Askold Romanov/Mlenny/Tricia Seibold]

Desafios profundos

Um painel composto por pensadores da academia e da indústria fez um exercício de futurologia, focando no ano de 2030 para tentar prever como os avanços da inteligência artificial (AI) poderão afetar a vida de uma cidade em áreas como transporte, saúde e educação.

O objetivo é estimular a discussão sobre como garantir o desenvolvimento seguro, justo e benéfico destas tecnologias que estão emergindo rapidamente.

Este é o primeiro resultado publicado pelo grupo AI100 (Estudo de Cem anos sobre a Inteligência Artificial), um projeto criado pela Universidade de Stanford, nos EUA, para dar suporte à sociedade e fornecer orientações sobre o desenvolvimento ético dos softwares, sensores e máquinas inteligentes.

"Acreditamos que aplicações especializadas de inteligência artificial se tornarão mais comuns e mais úteis até 2030, melhorando nossa economia e nossa qualidade de vida. Mas essa tecnologia também criará desafios profundos, afetando o emprego, a renda e outras questões que devemos começar a discutir agora para garantir que os benefícios da inteligência artificial sejam amplamente compartilhados," disse o professor Peter Stone, um dos 17 membros do painel.

• Centro para Estudo do Risco Existencial teme revolução dos robôs

Inteligência Artificial e vida urbana

O relatório investiga oito domínios da atividade humana nos quais as tecnologias de inteligência artificial estão começando a afetar a vida urbana de formas que vão se tornar cada vez mais generalizadas e mais profundas em 2030.

Transporte: carros e caminhões autônomos e, possivelmente, veículos aéreos de entrega, poderão alterar a forma como nós nos deslocamos, trabalhamos e fazemos compras, criando novos padrões de vida e lazer nas cidades.

Robôs domésticos e de serviços: Assim como os aspiradores de pó robóticos já presentes em muitas casas, os robôs especializados irão limpar e fornecer segurança em áreas públicas e privadas, estimam os pesquisadores.

Cuidados com a saúde: Dispositivos para monitorar a saúde pessoal e cirurgias robóticas deverão se tornar comuns se a inteligência artificial for desenvolvida de forma que ganhar a confiança dos médicos, enfermeiros, pacientes e agências reguladoras.

Educação: sistemas educacionais interativos já ajudam alunos a aprender línguas, matemática e outras habilidades. Mas é possível ir além se tecnologias como plataformas de processamento de linguagem natural se desenvolverem para inaugurar a "instrução aumentada", uma versão educativa da realidade aumentada.

Como viveremos daqui a 100 anos e quais são as tecnologias que prometem facilitar nossa vida são assunto cada vez mais alvo de estudos sistemáticos. [Imagem: Samsung SmartThings]

Entretenimento: A convergência de ferramentas de criação de conteúdo, redes sociais e inteligência artificial vai levar a novas maneiras de coletar, organizar e disponibilizar informações e interações de forma envolvente, personalizada e interativa.

Comunidades de baixa renda: Investimentos em modelos preditivos para evitar a poluição ou melhorar a distribuição de alimentos poderão trazer benefícios para a parcela mais carente da população.

Segurança pública: Câmeras, drones e programas para analisar padrões criminais deverão usar a inteligência artificial de forma a reduzir o viés humano (preconceito) e aumentar a segurança sem perda de liberdade ou dignidade.

Emprego: O trabalho deverá começar já para ajudar as pessoas a se adaptar enquanto a economia passa por mudanças rápidas, como muitos postos de trabalho sendo perdidos e novos sendo criados.

"Até agora, a maioria do que se sabe sobre inteligência artificial vem dos livros de ficção científica e dos filmes. Este estudo fornece uma base realista para discutir como as tecnologias de inteligência artificial poderão afetar a sociedade," concluiu Stone.

O relatório completo, em inglês, pode ser baixado gratuitamente no endereço https://ai100.stanford.edu/2016-report.

• Quais tecnologias você quer para o seu futuro?

Bibliografia:

Artificial Intelligence and Life in 2030
Peter Stone, Rodney Brooks, Erik Brynjolfsson, Ryan Calo, Oren Etzioni, Greg Hager, Julia Hirschberg, Shivaram Kalyanakrishnan, Ece Kamar, Sarit Kraus, Kevin Leyton-Brown, David Parkes, William Press, AnnaLee Saxenian, Julie Shah, Milind Tambe, Astro Teller
https://ai100.stanford.edu/2016-report